水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

王文文

（甘肅德源順建設(shè)工程有限責(zé)任公司，甘肅 平?jīng)?744100）

0 引言

近年來，甘肅省的新建道路工程，普遍選用半剛性基層作為道路基層形式，大范圍應(yīng)用水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)，這對提高道路韌性與承載能力、改善道路基層濾水性、增強道路結(jié)構(gòu)板體性有重要作用。甘肅省的地質(zhì)環(huán)境相對復(fù)雜，使得新建道路工程施工難度大，其間若處理不當(dāng)會留下質(zhì)量隱患。所以，在施工過程中，技術(shù)人員要加大對水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)的實踐與應(yīng)用，切實提高現(xiàn)場施工水平，從而打造出高品質(zhì)的道路工程。

1 工程概況

南李村至鄉(xiāng)景村道路工程位于甘肅省平?jīng)鍪袥艽h，以荔堡鎮(zhèn)南李村為道路起點，以羅漢洞鄉(xiāng)景村為道路終點，道路全長10.38km，途經(jīng)小寨村，與平泉公路、安國公路相接，總投資金額約2113 萬元。該工程道路構(gòu)造從下到上由天然砂礫層、底基層、基層、面層組成，同時配有圓管涵、公路界碑、波形梁鋼護欄、單懸臂式交通標(biāo)志等配套設(shè)施。選用水泥穩(wěn)定碎石基層技術(shù)修筑道路基層，分別為200mm 厚水泥穩(wěn)定碎石層和200mm 厚水泥穩(wěn)定砂礫層，二者用量分別為93549.7m3和704m3。

2 道路工程中水泥穩(wěn)定碎石基層施工技術(shù)要點

2.1 施工放樣

在施工過程中，測量人員要在基層攤鋪前一段時間完成測量放樣作業(yè)，按照施工圖紙確定基層攤鋪范圍、各攤鋪機位置，沿中線方向射出測釘，將直線路段與平曲線路段中的相鄰測釘?shù)拈g距分別控制為10m和5m，并在現(xiàn)場設(shè)置支架，在支架上彈放導(dǎo)向控制線與基準(zhǔn)鋼絲，并使控制線與鋼絲保持拉緊狀態(tài)。如此，借助導(dǎo)向控制線控制水穩(wěn)碎石基層的松鋪厚度，借助基準(zhǔn)鋼絲控制基層平面位置和高程。在后續(xù)水穩(wěn)碎石基層施工期間，測量人員要及時進(jìn)行復(fù)核作業(yè)，糾正測釘、控制線與施工作業(yè)存在的誤差。

2.2 混合料制備

在混合料制備環(huán)節(jié)，需重點掌握級配設(shè)計、振動拌和、性能檢測三個方面的技術(shù)要點。第一，級配設(shè)計，根據(jù)道路等級明確水穩(wěn)碎石強度標(biāo)準(zhǔn)、原材料配合比方案。例如，道路等級為二級以下高速公路時，可分別將底基層和基層水泥穩(wěn)定碎石7d 浸水無限側(cè)抗壓強度控制在2.5～3.0MPa 和3.0～5.0MPa，以水泥、集料為原材料，加入適量拌和水，將之?dāng)嚢璩伤喾€(wěn)定碎石，一般可使用天然砂與5～26mm 碎石作為集料，將二者用量占比控制為25%和75%。第二，振動拌和步驟，早期道路工程中普遍采用單缸拌和方法，拌缸長度不足5m、有效拌和時間不足10s，混合料拌和效果并不理想。因此，施工單位目前應(yīng)采取兩次拌和工藝，選用振動拌和機，將多個拌缸進(jìn)行串聯(lián)處理后攪拌混合料，確保攪拌軸長度不小于2.5m，按順序向拌缸內(nèi)投入原料、添加拌和水，以此強化混合料的理化性能，并起到預(yù)防道路開裂等作用[1]。第三，性能檢測，對所制備混合料開展擊實等多項試驗，判斷混合料的最大干密度等性能質(zhì)量是否達(dá)到施工要求，經(jīng)試驗檢測合格后再將混合料投入使用，對未通過試驗檢測的混合料，則要采取重新攪拌、自然晾曬等處理措施。

2.3 混合料轉(zhuǎn)運入場

混合料轉(zhuǎn)運入場時，運輸人員要檢查車輛情況，確保車廂處于潔凈、濕潤狀態(tài)，避免混合料受到污染或與車廂出現(xiàn)黏結(jié)情況，確定車輛情況無不妥后，即可將混合料裝車運輸。其間，在車廂表面覆蓋土工布等材料進(jìn)行遮蓋處理，以此有效避免混合料在運輸途中受污染或水分損失等，還要將運輸時長控制在合理范圍，要求在混合料初凝完成攤鋪作業(yè)。待混合料入場，將運料車停放在攤鋪機前方0.2～0.3m 處，避免二者相互碰撞。

2.4 攤鋪

在基層攤鋪環(huán)節(jié)，施工人員要提前檢查底基層的質(zhì)量，保證底基層的潔凈度、平整度與壓實度達(dá)標(biāo)才能開展基層攤鋪作業(yè)，同時要對底基層表面凹凸不平的部位進(jìn)行修補處理。隨后，將攤鋪機就位，由于早期道路工程普遍采取水穩(wěn)碎石基層雙機聯(lián)鋪方式，其間可能出現(xiàn)基層搭接離析、縱向裂縫等質(zhì)量問題，所以現(xiàn)在多采用寬幅超厚一次成型的全新攤鋪方式，采用DT1600 等型號攤鋪機。在水穩(wěn)碎石基層攤鋪作業(yè)時，一般要將松鋪系數(shù)控制在1.3 左右，混合料擋板和布料器端部間距控制在0.3m 內(nèi)，攤鋪速度控制在1.5km/h 左右，禁止施工人員私自改變攤鋪速度、攤鋪機行駛方向角度和空場收斗，并根據(jù)基準(zhǔn)鋼絲繩觀察基層攤鋪厚度偏差是否超標(biāo)，進(jìn)而及時開展找平作業(yè)[2]。

2.5 人工整平

考慮到水穩(wěn)碎石基層在攤鋪期間常出現(xiàn)集料離析等問題，會影響基層觀感、質(zhì)量與結(jié)構(gòu)性能，也不利于后續(xù)基層碾壓作業(yè)的開展。因此，施工單位需要開展人工整平工序，基層攤鋪完畢后，需要檢查攤鋪質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)粗細(xì)集料離析、粗集料集窩等質(zhì)量缺陷，要立即鏟除攤鋪層中的相應(yīng)部位，在原位填補經(jīng)過重新拌和的混合料，也可在原位均勻填補細(xì)集料，再使用小型動力設(shè)備開展碾壓作業(yè)。

2.6 碾壓

在基層碾壓過程中應(yīng)遵循“先輕后重”的原則，按順序完成各路段基層碾壓作業(yè)，并嚴(yán)格控制各項工藝參數(shù)，如將輪寬重疊面積控制在1/2～1/3 左右、混合料拌和至碾壓環(huán)節(jié)總體時間控制在3h 內(nèi)、碾壓速度控制在1.5～1.7km/h 或2.0～2.5km/h。同時，為取得理想的基層碾壓成型效果，需搭配采用靜壓成型與振動成型工藝，在現(xiàn)場配備多類壓路機，如先后使用光輪壓路機、振動壓路機和膠輪壓路機開展基層碾壓作業(yè)。完成預(yù)定碾壓遍數(shù)后，技術(shù)人員對基層壓實度進(jìn)行檢測，若壓實度不達(dá)標(biāo)則要增加碾壓遍數(shù)，壓實度達(dá)標(biāo)即可完成后續(xù)碾壓作業(yè)。

此外，若是現(xiàn)場氣溫超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，混合料容易出現(xiàn)水分加速蒸騰現(xiàn)象，容易在碾壓期間出現(xiàn)表層顆粒浮動問題，會導(dǎo)致基層密實度存在不確定性[3]。在高溫天氣下，施工人員需要在壓路機中額外設(shè)置霧化灑水設(shè)備，碾壓期間同步對基層混合料進(jìn)行灑水，將之潤濕。

2.7 接縫處理

在接縫處理環(huán)節(jié)，施工人員應(yīng)掌握橫縱向接縫的正確處理方法。以橫向接縫為例，施工人員操縱攤鋪機遠(yuǎn)離橫向接縫處的混合料末端位置，在末端部位放置2 根方木，使方木與混合料保持緊密貼合的狀態(tài)，并對方木間隔處混合料進(jìn)行人工整平處理，要求混合料的壓實厚度與方木高度保持一致，且混合料的壓實度要達(dá)標(biāo)。隨后，去除方木與鋼釬等材料，使下承層頂面保持潔凈與濕潤狀態(tài)，在表面攤鋪混合料。同時，若因物料供應(yīng)延誤等特殊情況導(dǎo)致施工期間基層攤鋪、碾壓作業(yè)中斷，則要鏟除攤鋪機周邊未經(jīng)壓實的混合料，并在另一端將碾壓完畢的混合料中挖設(shè)垂直斷面，使道路中心線和斷面保持垂直狀態(tài)，以斷面處為起始點，繼續(xù)開展混合料攤鋪、碾壓作業(yè)。

2.8 養(yǎng)護

基層養(yǎng)護需著重選擇養(yǎng)護技術(shù)、控制養(yǎng)護時間。其中，在養(yǎng)護技術(shù)選擇方面，具體可選用灑水養(yǎng)護、土工布覆蓋養(yǎng)護、乳化瀝青養(yǎng)護等方法，一般采用灑水養(yǎng)護方法?；鶎映尚秃螅谄浔砻娓采w草簾等材料，定期在表面灑水，根據(jù)水分蒸騰量調(diào)節(jié)灑水頻率與單次灑水量，養(yǎng)護期間需使基層表面始終保持濕潤狀態(tài)，禁止基層處于干濕交替狀態(tài)。在養(yǎng)護時間控制方面，需將養(yǎng)護時間保持在7d 以上，如果水穩(wěn)碎石基層的養(yǎng)護效果未達(dá)到預(yù)期要求，則應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)護時間。此外，施工單位可搭配使用灑水養(yǎng)護與土工布覆蓋養(yǎng)護技術(shù)，待水穩(wěn)碎石基層成型后，施工人員在基層表面鋪設(shè)具備耐老化、耐腐蝕、透水透氣等多項性能的土工布，并在土工布四周放置石塊對其進(jìn)行固定。土工布鋪設(shè)完畢后，開展首次灑水作業(yè)，將灑水車的行駛速度控制在20km/h 以內(nèi)，后續(xù)每隔一段時間進(jìn)行重復(fù)灑水，將灑水車速度控制在30km/h 內(nèi)，養(yǎng)護期間每天灑水3～5 次即可[4]。

3 道路工程中水泥穩(wěn)定碎石基層施工控制策略

3.1 原材料選型

為避免道路基層成型質(zhì)量受到材料因素影響，施工單位應(yīng)遵循從實際出發(fā)的原則，根據(jù)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)做好原材料選型工作，并明確各類原料的性能指標(biāo)要求。一般情況下，水泥材料可選用標(biāo)號為42.5 的普通硅酸鹽水泥，要求水泥細(xì)度不低于10%，初凝與終凝時間分別超過3h 和6h，在3d 齡期與28d 齡期的抗壓強度不低于11MPa 和32.5MPa。在粗集料的選擇上，盡量選用碎石材料，這類集料具備質(zhì)地堅硬、不易破損的優(yōu)勢，之后需篩除粗集料中粒徑值超過31.5mm的碎石，要求壓碎值和針片狀顆粒含量分別小于30%與20%，最后要對粗集料的塑性指數(shù)、毛體積相對密度等物理力學(xué)性能進(jìn)行全面檢測。在細(xì)集料的選擇上，可選用機制砂或河砂，但要明確規(guī)定材料的最大干密度、無側(cè)限抗壓強度等性能，如所選細(xì)集料的最大干密度應(yīng)保持在2.4g/cm3左右。另外，應(yīng)盡量以直接飲用水標(biāo)準(zhǔn)選擇拌和水，pH 值大于4，禁止水中含有泥砂、油污等雜質(zhì)[5]。

3.2 優(yōu)選基層成型方式

現(xiàn)代道路工程普遍采用靜壓成型或振動成型方法進(jìn)行水穩(wěn)碎石基層碾壓作業(yè)，采用不同的成型方式，基層的路用性能會存在明顯差異，施工單位應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)要求選擇恰當(dāng)?shù)某尚头绞?。例如，從水穩(wěn)碎石強度的角度來看，靜壓成型的水穩(wěn)碎石基層無側(cè)限抗壓強度略低于振動成型的水穩(wěn)碎石基層，若道路工程對基層強度有嚴(yán)格的要求，應(yīng)優(yōu)先采用振動成型方式。從集料破損程度看，水穩(wěn)碎石基層靜壓成型，9.5～26.5mm 粒徑粗集料會存在明顯的破碎現(xiàn)象，形成過多破裂面，這會影響其路用性能。水穩(wěn)碎石基層振動成型，僅會形成少量粗集料破碎面，基層集料級配與設(shè)計級配偏差程度也不明顯，故推薦采用振動成型方式。此外，要求施工人員全面掌握靜壓成型、振動成型兩種工藝技術(shù)的操作要點。例如，采用振動成型方式時，在工程現(xiàn)場配備振動壓路機與輪胎壓路機設(shè)備，操作振動壓路機完成水穩(wěn)碎石基層的初壓與復(fù)壓作業(yè)，操作輪胎壓路機完成基層終壓作業(yè)，并將碾壓段長度控制在50～80m，初壓、復(fù)壓、終壓步驟的碾壓速度分別控制為1.5～1.7km/h、1.8～2.2km/h、1.8～2.2km/h[6]。

3.3 試驗段施工

考慮到水泥穩(wěn)定碎石基層施工工藝比較復(fù)雜，且會存在部分施工人員缺乏操作經(jīng)驗的現(xiàn)象，容易在道路基層施工過程中出現(xiàn)各類技術(shù)問題、留下質(zhì)量隱患。因此，施工單位應(yīng)提前在施工現(xiàn)場選擇一處代表性路段，在該路段內(nèi)開展試驗段施工，按照施工技術(shù)方案依次開展基層攤鋪、整平、碾壓、養(yǎng)護等作業(yè)，檢測試驗段基層成型質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，及時發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題并加以改正，確定基層虛鋪厚度、攤鋪速度、碾壓遍數(shù)等工藝參數(shù)的最佳值。此外，為提高作業(yè)效率與控制工程造價成本，施工單位還可開展仿真試驗，通過試驗過程代替現(xiàn)場試驗段施工。例如，為論證水穩(wěn)碎石基層振動碾壓技術(shù)方案的可行性，使用BIM 軟件，根據(jù)技術(shù)方案和工程信息建立動力模型，在模型中模擬水穩(wěn)碎石基層壓實過程，詳細(xì)描述混合料內(nèi)部顆粒在碾壓過程中的運行狀態(tài)，以此判斷振動參數(shù)、碾壓層厚度等因素對基層碾壓效果造成的具體影響，根據(jù)模型輸出值確定振動壓實時間、振動頻率、靜壓力范圍等工藝參數(shù)的最佳值。

3.4 基層成型質(zhì)量檢測

水穩(wěn)碎石基層施工完畢后，為及時發(fā)現(xiàn)并處理全部質(zhì)量隱患，避免后續(xù)出現(xiàn)路面開裂、路基沉降等質(zhì)量通病，要求施工單位對基層成型質(zhì)量進(jìn)行詳盡檢查，對質(zhì)量缺陷部位進(jìn)行返工處理，檢測項目包括壓實度檢測、強度檢測與芯樣統(tǒng)計。其中，進(jìn)行壓實度檢測時應(yīng)采用檢測精度最高的核子密度儀法，檢測人員將核子密度儀放置在測試位置，將儀器與基層的間距控制在0.3m 以上，并把放射源棒插入預(yù)留孔洞，啟動儀器進(jìn)行測量即可獲取基層壓實度測量結(jié)果，此項技術(shù)具備操作簡單、測量速度快、不會破壞道路結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，另外，為提高檢測精度，可以搭配應(yīng)用灌砂法進(jìn)行檢測。在強度檢測中，要提前準(zhǔn)備一批水穩(wěn)碎石基層試件，將試件放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室內(nèi)養(yǎng)護7d，待試件達(dá)到7d 齡期后，即可開展無側(cè)限抗壓強度試驗，對比試驗結(jié)果與抗壓強度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值，判斷基層強度是否達(dá)標(biāo)。芯樣統(tǒng)計環(huán)節(jié)，在各路段底基層結(jié)構(gòu)中鉆芯取樣，觀察各個芯樣是否存在結(jié)構(gòu)不完整、上部松散、斷層、級配不達(dá)標(biāo)與厚度偏差超標(biāo)等問題，分析問題成因并采取改進(jìn)措施。若芯樣上部較為松散，則表明灑水養(yǎng)護工作開展不到位，需要增加單次灑水量或提高灑水頻率。

4 結(jié)語

綜上所述，為保證水泥穩(wěn)定碎石基層施工順利開展，實現(xiàn)工程預(yù)期建設(shè)目標(biāo)，保證行車安全，施工單位必須對水穩(wěn)碎石基層施工技術(shù)進(jìn)行深入的研究，完善現(xiàn)有技術(shù)體系，不斷改進(jìn)技術(shù)方案，尤其是混合料制備、基層攤鋪碾壓等重要工序，高質(zhì)量落實原材料選型、優(yōu)選基層成型等工作，以及試驗段施工、基層成型質(zhì)量檢測等技術(shù)控制策略，推動我國道路事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。